Chương 2 động lực học tổng quát của ôtô 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ GIẢNG VIÊN: VŨ THẾ TRUYỀN CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ NỘI DUNG 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.2 Động lực học bánh xe bị động 2.3 Động lực học bánh xe chủ động 2.4 Hệ số cản lăn trượt bánh xe chủ động 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.6 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.1.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe a) Bán kính thiết kế ro Là bán kính xác định theo kích thước tiêu chuẩn, giới thiệu sổ tay kỹ thuật Ví dụ: Loại lốp sử dụng có ký hiệu (B- d): d r0 ( B  ).25 ,4[mm ] B – bề rộng lốp (tính theo đơn vị Anh insơ); d- đường kính vành bánh xe tính theo đơn vị Anh ( 1insơ = 25,4 mm) b) Bán kính tĩnh bánh xe rt Là loại bán kính đo khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng đường bánh xe đứng yên chịu tải trọng thẳng đứng c) Bán kính động lực học bánh xe rđ Là bán kính đo từ khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng đường bánh xe lăn CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.1.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe d) Bán kính lăn bánh xe rl Là bán kính bánh xe giả định Bánh xe giả định không bị biến dạng, trượt lết, trượt quay làm việc, có tốc độ tịnh tiến, tốc độ quay bánh xe thực tế e) Bán kính làm việc trung bình rb Dùng tính tốn thực tế, có kể đến biến dạng lốp ảnh hưởng tải trọng tác dụng, áp suất khơng khí lốp, độ đàn hồi vật liệu lốp khả bám bánh xe với mặt đường rb = ro ro - bán kính thiết kế bánh xe; - hệ số kể đến biến dạng lốp, thường chọn theo loại lốp : Với lốp áp suất thấp:  = 0,930 0,935; áp suất cao:  = 0,945 0,950 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ƠTƠ 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.1.2 Ký hiệu lốp suất lốp d Áp D a) Lốp có áp suất thấp : (B-d) H p=(0,080,5)MN/m2  (0,85)KG/m2 B VD: lốp xe Zil130 B – d: 9,0 – 20 260 – 20 (bề rộng lốp Hình 2.1 Sơ đồ kích thước hình học lốp b) Lốp có áp vành suất cao insơ, đg/kính bánh xe 20 insơ) Áp suất lốp p=(0,50,7)MN/m2, ký hiệu DxB DxH (với B=H) D – đường kính ngồi lốp; B – bề rộng lốp; H – chiều cao phần đầu lốp Các ký hiệu D, B, H tính theo đơn vị insơ mm CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.1.2 Ký hiệu lốp R: Cấu trúc bố dạng tỏa tròn P: Lốp dùng cho xe chở khách trọng tải từ 250-500 kg LT: Lốp dành cho xe bán tải nhỏ, xe chở hàng có trọng tải từ 750 kg đến T: Lốp sử dụng tạm thời dự phòng xe ST: Lốp dùng cho xe rơ móoc hay chuyên dụng C: Lốp dùng cho xe thương mai, dịch vụ hay chuyển hàng Hình 2.2 Các ký hiệu thường gặp lốp 91: Trọng tải giới hạn 615 kg (chỉ số trọng tải giới hạn từ 71 đến 110 tương ứng với trọng tải từ 345 đến 1060) V: tốc độ giới hạn mà lốp hoạt động 220km/h (có số M đến Z tương ứng từ 130 đến 220km/h) Thời gian sản xuất lốp:1516 lốp sản xuất vào tuần thứ 15 năm 2016 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ƠTƠ 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2.1.2 Ký hiệu lốp Ví dụ: Lốp xe huyndai grand i10 165 – bề rộng lốp tính theo mm; R – cấu trúc xương lốp; 65 – số profin; 14 - đường kính vành bánh xe tính theo insơ; 79 – Trọng tải giới hạn 534 kg (79*615/91) T - Lốp sử dụng tạm thời dự phòng xe Hình 2.3.Lốp xe huyndai grand i10 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.2 Động lực học bánh xe bị động Khi ơtơ chuyển động lốp tiếp xúc với mặt đường nhiều điểm làm xuất phản lực riêng phần từ đường tác dụng lên bánh xe - Phản lực pháp tuyến: Z - Lực cản lăn: Pf - Phản lực ngang: Y - Ngoài bánh xe chịu tác dụng lực: + Tải trọng thẳng đứng G + Lực đẩy từ khung tác dụng lên trục bánh xe Px - Sự lăn bánh xe bị động gồm trường hợp sau: + Bánh xe đàn hồi lăn đường cứng + Bánh xe cứng lăn đường biến dạng + Bánh xe đàn hồi lăn đường biến dạng CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.2 Động lực học bánh xe bị động 2.2.1 Động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường cứng - Khi ôtô chuyển động bánh xe lăn chịu tác dụng lực Gb1, Px, Z1, Pf1 - Và mômen ma sát ổ trục, mơmen qn tính, mơmen có trị số nhỏ nên bỏ qua  mo1  Z1.a1  Pf1 rd  � Pf1  Z1 a1 rd Z Gb1  Z1 a1 Gb1 a1 a1 a1 Pf1 Z Gb1 rd rd Trong : rđ: bán kính động lực bánh xe; Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe đàn hồi lăn đường cứng a1: khoảng cách từ điểm đặt hợp lực Z đến giao điểm đường thẳng góc qua tâm trục bánh xe với đường CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.2 Động lực học bánh xe bị động 2.2.1 Động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường cứng Tổng hợp lại ta có: Hệ số cản lăn: a1 f1  rd Lực cản lăn: Pf1  Z1 f Gb1 f Mômen cản lăn: M f1  Pf1 rd Nhận xét: yếu tố ảnh hưởng đến lực cản lăn hệ số cản lăn là: - Tải trọng tác dụng lên bánh xe - Vật liệu chế tạo lốp - Áp suất khơng khí lốp tính chất lý đường CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.2 Động lực học bánh xe bị động 2.2.2 Động lực học bánh xe cứng lăn mặt đường mềm Khi bánh xe chuyển động chịu tác dụng bởi: - Tải trọng thẳng đứng Gb1 - Lực đẩy từ khung lên trục bánh xe Px - Phản lực pháp tuyến Z1 - Phản lực tiếp tuyến Pf1 rb  rd 0 Hình 2-5 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh a1  Pf1 2.Z1 xe cứng lăn đường mềm rb  rd a1 a1 Z Gb 2.Gb1 => Pf1 2.Z rb  rd rb  rd  m Z a1  Pf1 Đặt f1 2 a1 hệ số cản lăn rb  rd => Pf1 = f1 Gb1 =f1 Z1 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.2 Động lực học bánh xe bị động 2.2.3 Động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường mềm Khi bánh xe chuyển động chịu tác dụng lực: - Tải trọng thẳng đứng - Lực đẩy từ khung tác dụng lên trục bánh xe - Phản lực pháp tuyến - Phản lực tiếp tuyến Hình 2-6 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe đàn hồi lăn đường cứng CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.3 Động lực học bánh xe chủ động Xác định lực cản lăn hệ số cản lăn: m(o) = Mk – ZR a2 + XR rđ - ZT.a2 - XT rđ = =>Mk = (ZR + ZT).a2 + (XT - XR).rd Z2 = ZR + ZT = Gb2 Px = X T - X R = X k Mk = Z2a2 + Pxrđ Z2: hợp lực phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe chủ động; XK: phản lực đẩy đường; Mk = Z2a2 + Xkrđ Z2 = Gb2  Z2a2 = Gb2a2 = Pf2rđ = Mf2  Pf Z Hình 2.7 Sơ đồ lực tác dụng lên ơtơ bánh xe chủ động a2 a Gb 2 rd rd a2  f hệ số cản lăn Tỷ số rd => Pf2 = Gb2 f2 = Z2 f2 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.4 Hệ số cản lăn trượt bánh xe chủ động 2.4.1 Hệ số cản lăn Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số cản lăn lực cản lăn là : - Tính chất lý, tình trạng mặt đường, vật liệu chế tạo lốp áp suất lốp - Tải trọng G phần trọng lượng xe tác dụng lên bánh xe - Mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động lớn hệ số cản lăn tăng - Những yếu tố gây biến dạng bên bánh xe lưc ngang P , góc lệch bên góc nghiêng bánh xe so với mặt đường có ảnh hưởng xấu đến hệ số cản lănnghiệm vận tốc ơtơ v < 80km/h hệ số cản lăn tính theo Qua thực cơng thức : Pf Pf  Pf  f1Z1  f Z  f  Z1  Z  Trong đó: f  f1  f  const  v2  Khi vận tốc ôtô v > 80km/h : f  f 1    1500  Khi ôtô chuyển động đường nhựa tốt, đường bê tơng thì : f  32  v   2800 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.4 Hệ số cản lăn trượt bánh xe chủ động 2.4.1 Hệ số cản lăn v: tốc độ chuyển động ôtô theo m/s f0: hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động xe < 80km/h Giá trị hệ số cản lăn f0 số loại đường xem bảng CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.4 Hệ số cản lăn trượt bánh xe chủ động 2.4.2 Sự trượt bánh xe chủ động a.Khái niệm trượt bánh xe chủ động - Nguyên nhân, chất tượng trượt : b Phương pháp xác định hệ số trượt Hệ số trượt bánh xe chủ động ký hiệu: , xác định theo công thức:  vl  v v  rb  1  1  .100% vl vl  r1   n0   .100%   1  nb   Hình 2.8 Sơ đồ biến dạng đất bánh xe chủ động lăn CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.5.1- Trường hợp tổng quát v P P j D Z1 Mk B P M f1 f1 Z2 G.cos G Pk A Mf2 Pf2 Pm T Hình 2.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô chuyển động lên dốc trường hợp tổng quát CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.5.1- Trường hợp tổng quát Phản lực Z1 Z2 xác định: MA = Z1L + P h + (Pi+Pj )hg - Gbcos +Pmhm +Mf1+Mf2 +Mj1 + Mj =0 Mj1, Mj2: mơmen qn tính bánh xe v P trước sau (trị số nhỏ nên bỏ qua) P Mf1 – mômen cản bánh xe trước; Z1 D Mf2- mômen cản bánh xe sau; j Mf = Mf1 + Mf2= G f rbcos Pm = Gm(fcos  sin): lực cản moóc Z1  kéo Mk B P M f1 f1 Z2 G.cos G Pk A Mf2 Pf2 T G cos  (b  f rb )  (G sin   Pj )hg  P h  Pm hm L G cos  (a  f rb )  (G sin   Pj ), hg  P h  Pm hm Tương tự => Z  L Pm CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.5.2- Các trường hợp khác - Trường hợp xe chuyển động lên dốc, không thay đổi vận tốc có kéo moóc Phản lực Z1 Z2 xác định theo công thức: G cos  (b  f rb )  hg G sin   P h  Pm hm Z  G cos  (a  f rb )  hg G sin   P h  Pm hm Z1  L L L - Trường hợp xe chuyển động ổn định đường nằm ngang khơng kéo mc v G (b  f r )  P h Z1  b  a b  L P G (a  f rb )  P h L - Trường hợp xe đứng yên đường nằm ngang Z2  h G.b Z1  L Mk hg Z1 Z2 M f1 M f2 B P A Pf1 P G.a G Z2  L Hình 2.10.Sơ đồ lực tác dụng lên ơtơ ch/động đ/ngang k f2 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QT CỦA ƠTƠ 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.5.2- Hệ số phân bố tải trọng Để thuận lợi cho tính tốn so sánh cụm người ta đưa khái niệm hệ số phân bố tải trọng đặc trưng tỷ số: m1 – hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe trước; m2 – hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe sau; Z1 Z2 m1  ;m2  - Xe đứng n Gđường nằm ngang G khơng kéo mc Các hệ số m1 , m2 xác định cụ thể trường hợp đây: m1T m 2T Z 1T Gb b    G GL L Z 2T Ga a    G GL L m1T, m2T – hệ số phân bố tải trọng tĩnh lên bánh xe trước sau chuyển động tiến CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QT CỦA ƠTƠ 2.5 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc 2.5.2- Hệ số phân bố tải trọng - Xe chuyển động ổn định với vận tốc lớn đường khơng kéo mc Z Gfr  P h Gb Gfrb  P h m1k  1k    m1T  b   G GL GL GL m2 k  Z k Gb Gfrb  P h Gfr  P h    m2T  b   G GL GL GL - Khi phanh xe đường bằng, khơng kéo mc Các phản lực xác định theo công thức : Z1 p  Gb  Pj hg Z2 p  L Ga  Pj hg L Ta xác định hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước cầu sau: Z1p Pj h g Pj h g Gb Trường hợp xe chuyển động với m1 p    m1T  G LG LG LG tăng tốc lớn m1, m2 nằm Z2p Pj h g Pj h g phạm vi sau: m1 = 0,650,70; Gb m2 p    m 2T  G LG LG LG m2 = 1,201,35 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.6 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang 2.6.1- Trường hợp tổng quát Ơtơ chuyển động quay vòng đường nghiêng ngang (), không kéo rơmooc - Các phản lực bên Y’, Y’’ : Y=’.Z - Trọng lượng ô tô: G - Mjn: mơmen qn tính ơtơ mặt phẳng ngang nhỏ nên ta bỏ qua - Lực ly tâm : Trong đó: G v2 Plt  g R R: bán kính quay vòng : góc nghiêng ngang ’ hệ số bám mặt phẳng ngang P1 G A Y' Plt B Y" Z" Z' Hình 2-11 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô mặt phẳng ngang CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2.6 Phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang 2.6.1- Trường hợp tổng quát Xác định phản lực Z’, Z’’ :  (F ) 0 i A  Z’’.C + Gsin.hg – P2.hg – P1.C/2 - P1 Plt Gcos.C/2 = => Z' '  G ( P1  G cos )C  2(G sin   P2 )h g A Y' 2C Y" Z" Z' Ta có: Z’’ + Z’ = P1 + Gcos => Z'  B ( P1  G cos )C  2(G sin   P2 )h g 2C ' '' ' Y ' '  Z  Xác định lực bên Y’, Y’’: '' P1=Plt.sin; P2=Plt.cos ' '' ' Y  Z  ( P1  G cos  )C  2(G sin   P2 )hg 2C ( P1  G cos  )C  2(G sin   P2 )hg 2C ...CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ NỘI DUNG 2. 1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp 2. 2 Động lực học bánh xe bị động 2. 3 Động lực học bánh xe chủ động 2. 4 Hệ số cản... f1 Gb1 =f1 Z1 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2. 2 Động lực học bánh xe bị động 2. 2.3 Động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường mềm Khi bánh xe chuyển động chịu tác dụng lực: - Tải trọng... tác dụng lên ôtô bánh xe chủ động a2 a Gb 2 rd rd a2  f hệ số cản lăn Tỷ số rd => Pf2 = Gb2 f2 = Z2 f2 CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA ÔTÔ 2. 4 Hệ số cản lăn trượt bánh xe chủ động 2. 4.1 Hệ số